王晓晨《自然》子刊文章解析细胞凋亡

【字体: 时间:2007年04月12日 来源:生物通

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  来自卡罗莱纳州大学分子与细胞发育生物学系,德州大学西南医学中心,普林斯顿大学分子生物学系等处的研究人员报道了一种以Annexin V为基础的磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine) 标记方法,并利用这种方法发现磷脂酰丝氨酸外翻(externalization)是一种蠕虫类保守的细胞凋亡事件。这一研究成果公布在《Nature Cell Biology》在线版期刊上。

  

生物通报道:来自卡罗莱纳州大学分子与细胞发育生物学系,德州大学西南医学中心,普林斯顿大学分子生物学系等处的研究人员报道了一种以Annexin V为基础的磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine) 标记方法,并利用这种方法发现磷脂酰丝氨酸外翻(externalization)是一种蠕虫类保守的细胞凋亡事件。这一研究成果公布在《Nature Cell Biology》在线版期刊上。

这一研究报告的第一作者是原毕业于山东大学微生物系的王晓晨博士,这是其在卡罗莱纳州大学分子与细胞发育生物系完成的研究成果,目前王晓晨已回到北京生命科学研究所(NIBS)。另外文章的通讯作者是华人科学家薛定(Ding Xue),原毕业于中国科大(见华人科学家解开常用物质致癌之谜)。

原文摘要:
Published online: 1 April 2007; | doi:10.1038/ncb1574 
C. elegans mitochondrial factor WAH-1 promotes phosphatidylserine externalization in apoptotic cells through phospholipid scramblase SCRM-1 
[Abstract]

磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine,PS)是一种重要的细胞膜活性成分,由三部分组成:亲水性的甘油骨架为头部,两个较长烃链的亲油基团为尾部。这种天然的磷脂是一种尤其重要的磷脂,可影响脑内化学讯息的传递,并帮助脑细胞储存和读取资料。

磷脂酰丝氨酸的外翻(Externalization of phosphatidylserine)通常由血浆细胞膜的内叶(inner leaflet)控制,是哺乳动物细胞凋亡的一个重要特点。细胞凋亡不是一件被动的过程,而是主动过程,它涉及一系列基因的激活、表达以及调控等的作用,因此如果本应该凋亡的细胞没有正常凋亡,那么就和和癌症细胞现象相似相关了。

在这篇文章中,针对目前对于凋亡细胞磷脂酰丝氨酸外翻过程的激活和介导了解并不清楚这一情况,研究人员以线虫作为研究对象(线虫是一种模式动物,许多机制与人类相似),发现了一种基于Annexin V(是一种Ca+依赖的磷脂结合蛋白,对PS有高度的亲和性,因此作为敏感的探针检测暴露在细胞膜表面的磷脂酰丝氨酸)的PS外翻标记方法,并利用这一方法,研究人员发现秀丽线虫(Caenorhabditis elegans)的凋亡生殖细胞的大部分都有表面暴露的PS,这说明PS外翻是一种蠕虫保守性凋亡事件。


而且重要的是线虫凋亡诱导因子(apoptosis-inducing factor,AIF)类似物(WAH-1)——一种线粒体凋亡因子(mitochondrial apoptogenic factor),以及线虫磷脂爬行酶1 (phospholipid scramblase 1, PLSCR1)——一种血浆膜蛋白,这两种因子的失活都会减少暴露在凋亡生殖细胞表面的PS外翻,和cell-corpse engulfment。从而研究人员认为WAH-1在细胞凋亡后从线粒体中释放出来,通过其下游效应因子SCRM-1引起了血浆膜PS外翻。这对于进一步理解PS外翻事件,以及细胞凋亡提供了新的研究基础。
(生物通:张迪)

附:
王晓晨 博士
北京生命科学研究所研究员
Xiaochen Wang, Ph.D.
Assistant Investigator, NIBS, Beijing, China

Phone:010-80726688
Fax: 010-80726689 
E-mail:wangxiaochen@nibs.ac.cn 

教育经历:

1999-2005
美国科罗拉多大学分子与细胞发育生物学系博士后

1998-1999
比利时根特大学/佛兰德斯生物科技研究所访问学生

1994-1999
北京大学生命科学学院植物基因工程和蛋白质工程国家重点实验室博士

1988-1992
山东大学微生物学系微生物学士


研究概述:

细胞程序化死亡是一种通过激发内在自杀程序的细胞自我毁灭的细胞进程。和细胞增殖一样,细胞死亡也是动物发育和自我平衡很重要的一方面。这两种进程都被牢牢的控制着使得在不同的组织和器官中细胞数目控制在一个合适的程度。细胞程序化死亡的失调将导致很多的人类疾病,包括癌症,自身免疫失调,神经退化失调(阿尔茨海默病,帕金森病,亨廷顿症)和获得性免疫缺陷综合症(艾滋病)等等。

秀丽线虫提供了一个独一无二的系统来研究细胞程序化死亡是怎么样被调控和执行的。在线虫中通过遗传学的研究已经鉴定了出了一条控制激活和执行细胞程序化死亡的遗传途径,包括细胞死亡的特异性,激活,执行,细胞尸体的吞噬和DNA的降解。重要的是,所有这些对于线虫中细胞程序化死亡过程有功能的基因都能在哺乳动物中找到相对应的同源基因,并以相类似的方式调节凋亡。这一些都暗示着调控细胞死亡的机制从线虫到人类都是保守的。

该实验室的研究课题为:

1.在线虫中鉴定人的AIF同源物

2.WAH-1 作用于SCRM-1来介导磷脂酰丝氨酸位点的暴露,从而调节机体识别并吞噬死亡的细胞

3.磷酯酰丝氨酸受体转换凋亡细胞信号,促进通过CED-2,5,10,12途径的凋亡细胞残体的吞噬


凋亡细胞的吞噬过程是整个细胞死亡程序中不可缺少的一环,它在组织重塑,炎症抑制和免疫应答调控中也起着重要的作用。对死细胞清除的障碍会引起诸如哮喘、类风湿性关节炎和狼疮等炎症疾病和自身免疫紊乱。在过去的几十年中,虽然对凋亡细胞的吞噬已经有了大量的研究,但其分子机制依然很不清楚,问题就在于吞噬过程本身的复杂性和参与因子的冗余性,而且又缺乏真正的高等动物体内模型。利用秀丽小杆线虫作为模式动物,该实验室就能够同时运用整体遗传和生化的方法再结合功能分析来研究调控凋亡细胞清除的分子机制。该实验室在线虫中的研究,有助于揭示吞噬作用在人体内的调控机制;并能提高对于凋亡过程中凋亡细胞清除的了解。



发表文章

1.
Wang, X.C., Wu, Y.C., Fadok, V., Lee, M.C., Gengyo-Ando, K., Cheng, L.C., Ledwich, D., Hsu, P.K., Chen, J.Y., Chou, B.K., Henson, P., Mitani, S., and Xue, D. (2003). Cell Corpse Engulfment Mediated by C. elegans Phosphatidylserine Receptor Through CED-5 and CED-12. Science 302, 1563-1566.

2.
Wang, X.C., Yang, C.L., Cai, J.J., Shi, Y.G., and Xue, D. (2002). Mechanisms of AIF-mediated apoptotic DNA degradation in Caenorhabditis elegans. Science 298, 1587-1592.( research article)

3.
Xiachen Wang, Guy Bauw, Els J.M Van Damme, Willy J. Peumans, Zhangliang Chen, Marc Van Montagu, Geert Angenon, and Willy Dillen, 2001. Gastrodianin-like mannose-binding proteins: a novel class of plant proteins with anitfungal properties. The Plant Journal 25(6), 651-661

4.
WANG Xiaochen, Willson Ardiles DIAZ, Guy BAUW, XU Qing, Mar Van MONTAGU, CHEN Zhangliang, Willy DILLEN, 1999. Moleuclar Cloning of GAFP-1, an Antifungal Protein from Gastrodia elata Acta Botanica Sinica 41(10):1041-1045

5.
Xiaochen Wang, Qing Xu, Ying Liu and Zhangliang Chen, 1999. Inhibition of plant pathogenic fungi by a lectin-like protein from Gastrodia elata Bl. Chinese Bulletin of Microbiology 26(4):256-260

6.
Qing Xu, Ying liu, Xiaochen Wang, Hongya Gu and Zhangliang Chen, 1998. Purification and characterization of a novel antifungal protein from Gastrodia elata. Plant Physiology and Biochemistry 36(12):899-905


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